面對我國航空、航天、核電、風電、船舶等國家重點領(lǐng)域的重大工程項目對關(guān)鍵加工裝備的迫切需求，發(fā)展大型、重型高檔數(shù)控機床成為必然，高架式五軸車銑加工中心就是為此而設計的。車銑復合加工技術(shù)是集高速切削和銑削技術(shù)的優(yōu)點而發(fā)展起來的先進切削技術(shù)，而該高架式五軸車銑加工中心正是運用車銑加工這種新的加工方法，在大型回轉(zhuǎn)體的高速切削及弱剛度回轉(zhuǎn)體的精加工中有其獨特的優(yōu)勢。在此車銑加工中心上可完成車削、銑削、鉆鏜等復雜工序加工，提高設備利用率和加工效率，解決了大型回轉(zhuǎn)體類零件尤其是內(nèi)表面具有矩形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的大型薄壁回轉(zhuǎn)體類零件的高速車銑加工問題。

　　1. 機床結(jié)構(gòu)及特點

　　1.1 機床結(jié)構(gòu)

　　基于現(xiàn)有大型薄壁回轉(zhuǎn)體類零件，尤其是內(nèi)表面具有矩形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的大型薄壁回轉(zhuǎn)體類零件的特點，選擇了新的工藝路線———高速車銑技術(shù)。具有高速銑削一切優(yōu)點的高速車銑比單純的車或銑能提高效率5-10倍。本機床采用高架式橫梁移動框架結(jié)構(gòu)，用于實現(xiàn)X、Y、Z 三軸的高速移動，設置雙擺動式銑削頭，既可以實現(xiàn)獨立的車削功能，又可以實現(xiàn)獨立的銑削功能，并配備有鏈式刀庫及回轉(zhuǎn)直徑為4M的立式回轉(zhuǎn)工作臺。

　　具體結(jié)構(gòu)構(gòu)成如下：回轉(zhuǎn)工作臺U 設置在工作臺底座上，并通過安裝在工作臺底座側(cè)面的直流調(diào)速電動機4和齒輪變速箱5驅(qū)動；設置有2個前后方向布置的X軸導軌座1，它們分別通過導向鍵和螺栓與3個底座3 固定，其上各安裝有X 軸滾動導軌29：Y軸后橫梁8 和Y軸前橫梁9 通過導向鍵和螺栓固定成一體（簡稱為Y軸橫梁），該橫梁水平方向布置，并安裝在2個X軸滾動導軌上面，由X軸伺服電動機通過布置在X軸導軌座中央的X軸滾珠絲杠33 帶動其前后運動；Y軸后滑鞍10 和Y軸前滑鞍11通過導向鍵24和螺栓固定成一體（簡稱為Y軸滑鞍），該滑鞍上下方向布置，并安裝在Y軸橫梁的滾動導軌27、31上，由Y軸伺服電動機通過布置在Y軸后橫梁上的Y軸滾珠絲杠28帶動其水平運動；Z軸滑枕12上下方向布置，并通過3個Z軸滾動導軌26安裝在Y軸滑鞍上，由Z軸伺服電動機通過布置在Y軸后滑鞍10上的Z軸滾珠絲杠25帶動其上下運動；雙擺動復合車銑電主軸14固定在Z軸滑枕下端，鏈式刀庫’2設置在后底座的內(nèi)側(cè)面。X、Y、Z軸為直線運動，B軸為擺動，A軸為旋轉(zhuǎn)運動。機床總體結(jié)構(gòu)簡圖如圖1 所示。

1.2 機床結(jié)構(gòu)特點

　　機床有以下6個特點：

　　（1）采用高架橫梁移動式框架結(jié)構(gòu)，除保證加工精度外，也易于實現(xiàn)X、Y、Z 三軸的高速移動。此外在! 軸的方向上也易于實現(xiàn)長距離的驅(qū)動。

　?。?）設置雙擺動式銑削頭，銑頭安裝臺上可安裝銑削電主軸和車銑電主軸。車銑電主軸可以實現(xiàn)獨立的車削功能和獨立的銑削功能。需要車削時車銑電主軸后端部位的鼠齒盤鎖緊，完成車削的任務；需要銑削時車銑電主軸后端部位的鼠齒盤松開，完成銑削的任務。需要高速銑削時，將車銑電主軸卸下，并安裝高速銑削電主軸，完成高速銑削的任務。

　?。?）設置最大回轉(zhuǎn)直徑4M的立式回轉(zhuǎn)工作臺，以完成回轉(zhuǎn)類工件加工的車削和銑削功能。

　　（4）在X軸方向上采用雙軸驅(qū)動的運動方式，驅(qū)動精度為一個脈沖，確保了左右X軸同步高精度移動。

　?。?）在Y軸方向上采用雙橫梁的結(jié)構(gòu)形式，易于實現(xiàn)受力的平衡和受載荷的均勻。

　　（6）在立柱后端設置一鏈式刀庫，可安裝不同規(guī)格的車刀和銑刀，以實現(xiàn)機床的自動換刀。

2 機床主要技術(shù)參數(shù)
  
　　最大加工工件直徑/MM:36000；
　　X軸最大行程/MM:5600；
　　Y 軸最大行程/MM:4300；
　　Z軸最大行程/MM:1500；
　　回轉(zhuǎn)工作臺的轉(zhuǎn)速范圍（r/min）：0.4-40；
　　鏈式刀庫的總?cè)萘浚?8把；
　　雙擺動式銑削頭（垂直方向）B 軸：220°；
　　雙擺動式銑削頭（水平方向）A 軸：360°；
　　銑削電主軸的最高轉(zhuǎn)速（r/min）：18000。

3. 控制系統(tǒng)及加工過程

　　3.1  控制系統(tǒng)

　　本機床CNC 控制系統(tǒng)采用法國NUM1050，伺服驅(qū)動為MDLU全數(shù)字式，具有精度高、運行速度快等特點。

　　3.2 加工過程

　　機床啟動，X、Y、Z、B 四個方向的運動部件移至機床零點，啟動預先編好的加工程序，機床各部件將按自動的指令運動，對被加工工件進行加工。當加工空間曲面時，X、Y、Z可以聯(lián)動完成對空間曲面的銑削加工；當加工復雜的空間曲面時，X、Y、Z、B和A五軸聯(lián)動，完成對復雜空間曲面的銑削加工；當高速車銑加工回轉(zhuǎn)體工件的內(nèi)表面矩形網(wǎng)格時，圓柱立銑刀垂直于矩形網(wǎng)格，利用X、Y、Z和A四軸聯(lián)動來實現(xiàn)；當車削內(nèi)孔、外圓和上平面時，車刀安裝在雙擺動復合車銑電主軸上，電主軸由鼠牙盤鎖緊，車刀的空間位置由兩個力矩電動機相應的轉(zhuǎn)動來保證，被加工工件隨立式回轉(zhuǎn)工作臺一起轉(zhuǎn)動。加工完畢后，各軸退回到零點位置，刀具和回轉(zhuǎn)工作臺停止轉(zhuǎn)動，等待下一個工件的加工。

4 結(jié)語
　　本文提供的這種結(jié)構(gòu)簡單、高效精密的高架式五軸車銑加工中心，解決了回轉(zhuǎn)體類零件的高速車銑加工問題，尤其解決了內(nèi)表面具有矩形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的大型薄壁回轉(zhuǎn)體零件的高速車銑加工問題，可實現(xiàn)一次裝夾就能完成其復雜型面回轉(zhuǎn)體大部分工序的一次整體高速精密加工。